Question

8．科学家将四种遗传基因导入皮肤细胞，发现皮肤细胞可转化为具有胚胎干细胞特性的细胞即诱导多能干细胞（iPS）．回答下列问题：
（1）哺乳动物的胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，在功能上具有发育的全能性．胚胎干细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构：体积小、细胞核大、核仁明显．
（2）将四种遗传基因导入皮肤细胞需要用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶．iPS的形成说明导入的四种遗传基因能够影响皮肤细胞中基因的表达（或转录、翻译）．皮肤细胞能够被诱导形成iPS，是因为皮肤细胞具有全套的遗传信息．
（3）在培养iPS的培养液中加入分化诱导因子，可以诱导iPS分化成不同的组织和器官，解决器官移植中的供体器官短缺和免疫排斥两大难题．培养胚胎干细胞的培养液中还必须加入动物激素、动物血清．细胞培养所需的气体主要有二氧化碳和氧气．

Answer 1

分析 胚胎干细胞：
1、胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或原始性腺（即囊胚期的内细胞团）．
2、特点：具有胚胎细胞的特性，体积较小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物任何一种组织细胞．另一方面，在体外培养条件下，ES细胞可不断增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可以进行某些遗传改造．
3、胚胎干细胞的主要用途是：
①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；
②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料．ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态．在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡机理提供了有效的手段；
③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、糖尿病、老年痴呆症、肝衰竭、新衰竭、成骨不良；
④培育各种组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题．

解答 解：（1）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，在功能上具有发育的全能性．胚胎干细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构：体积小、细胞核大、核仁明显．
（2）将基因导入受体细胞中需要先构建表达载体，需要限制酶和DNA连接酶，iPS的形成说明导入的四种遗传基因能够影响皮肤细胞中基因的表达，才能使高度分化的皮肤细胞失去了分化的特性，重新具有全能性，之所以能恢复全能性是因为皮肤细胞中具有生长发育所需要的全套基因．
（3）在培养干细胞中需要加入分化诱导因子可以诱导干细胞进行分化成器官和组织，正好可以解决器官移植过程中的两个重要问题，即供体器官短缺和免疫排斥的问题．培养胚胎干细胞的培养液中还必须加入 动物激素、动物血清．细胞培养所需的气体主要有二氧化碳（维持培养液PH值）和氧气（细胞代谢必须的）．
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故答案为：
（1）原始性腺   全能性  体积小    细胞核大     核仁明显
（2）限制酶  DNA连接酶  表达（或转录、翻译）全套的遗传信息
（3）分化诱导因子   供体器官短缺   免疫排斥    动物激素    动物血清    二氧化碳和氧气

点评 本题考查了胚胎干细胞的相关知识，要求考生能够识记胚胎干细胞的来源；识记并理解胚胎干细胞的主要用途；明确高度分化的体细胞之所以能够恢复全能性是由于具有生长发育所需要的全套基因．